TW590792B - Reaction device with a heat-exchanger - Google Patents

Reaction device with a heat-exchanger Download PDF

Info

Publication number
TW590792B
TW590792B TW092106520A TW92106520A TW590792B TW 590792 B TW590792 B TW 590792B TW 092106520 A TW092106520 A TW 092106520A TW 92106520 A TW92106520 A TW 92106520A TW 590792 B TW590792 B TW 590792B
Authority
TW
Taiwan
Prior art keywords
reaction
heat exchanger
gas
tube
reaction device
Prior art date
Application number
TW092106520A
Other languages
English (en)
Other versions
TW200306882A (en
Inventor
Masatoshi Hotta
Hitoshi Atobe
Original Assignee
Showa Denko Kk
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Showa Denko Kk filed Critical Showa Denko Kk
Publication of TW200306882A publication Critical patent/TW200306882A/zh
Application granted granted Critical
Publication of TW590792B publication Critical patent/TW590792B/zh

Links

Classifications

    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01J—CHEMICAL OR PHYSICAL PROCESSES, e.g. CATALYSIS OR COLLOID CHEMISTRY; THEIR RELEVANT APPARATUS
    • B01J8/00—Chemical or physical processes in general, conducted in the presence of fluids and solid particles; Apparatus for such processes
    • B01J8/008—Details of the reactor or of the particulate material; Processes to increase or to retard the rate of reaction
    • B01J8/0085—Details of the reactor or of the particulate material; Processes to increase or to retard the rate of reaction promoting uninterrupted fluid flow, e.g. by filtering out particles in front of the catalyst layer
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01J—CHEMICAL OR PHYSICAL PROCESSES, e.g. CATALYSIS OR COLLOID CHEMISTRY; THEIR RELEVANT APPARATUS
    • B01J8/00—Chemical or physical processes in general, conducted in the presence of fluids and solid particles; Apparatus for such processes
    • B01J8/02—Chemical or physical processes in general, conducted in the presence of fluids and solid particles; Apparatus for such processes with stationary particles, e.g. in fixed beds
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01D—SEPARATION
    • B01D53/00—Separation of gases or vapours; Recovering vapours of volatile solvents from gases; Chemical or biological purification of waste gases, e.g. engine exhaust gases, smoke, fumes, flue gases, aerosols
    • B01D53/34—Chemical or biological purification of waste gases
    • B01D53/74—General processes for purification of waste gases; Apparatus or devices specially adapted therefor
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01J—CHEMICAL OR PHYSICAL PROCESSES, e.g. CATALYSIS OR COLLOID CHEMISTRY; THEIR RELEVANT APPARATUS
    • B01J8/00—Chemical or physical processes in general, conducted in the presence of fluids and solid particles; Apparatus for such processes
    • B01J8/02—Chemical or physical processes in general, conducted in the presence of fluids and solid particles; Apparatus for such processes with stationary particles, e.g. in fixed beds
    • B01J8/0278—Feeding reactive fluids
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01J—CHEMICAL OR PHYSICAL PROCESSES, e.g. CATALYSIS OR COLLOID CHEMISTRY; THEIR RELEVANT APPARATUS
    • B01J8/00—Chemical or physical processes in general, conducted in the presence of fluids and solid particles; Apparatus for such processes
    • B01J8/02—Chemical or physical processes in general, conducted in the presence of fluids and solid particles; Apparatus for such processes with stationary particles, e.g. in fixed beds
    • B01J8/0285—Heating or cooling the reactor
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01J—CHEMICAL OR PHYSICAL PROCESSES, e.g. CATALYSIS OR COLLOID CHEMISTRY; THEIR RELEVANT APPARATUS
    • B01J8/00—Chemical or physical processes in general, conducted in the presence of fluids and solid particles; Apparatus for such processes
    • B01J8/02—Chemical or physical processes in general, conducted in the presence of fluids and solid particles; Apparatus for such processes with stationary particles, e.g. in fixed beds
    • B01J8/06—Chemical or physical processes in general, conducted in the presence of fluids and solid particles; Apparatus for such processes with stationary particles, e.g. in fixed beds in tube reactors; the solid particles being arranged in tubes
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F28—HEAT EXCHANGE IN GENERAL
    • F28D—HEAT-EXCHANGE APPARATUS, NOT PROVIDED FOR IN ANOTHER SUBCLASS, IN WHICH THE HEAT-EXCHANGE MEDIA DO NOT COME INTO DIRECT CONTACT
    • F28D7/00—Heat-exchange apparatus having stationary tubular conduit assemblies for both heat-exchange media, the media being in contact with different sides of a conduit wall
    • F28D7/16—Heat-exchange apparatus having stationary tubular conduit assemblies for both heat-exchange media, the media being in contact with different sides of a conduit wall the conduits being arranged in parallel spaced relation
    • F28D7/163—Heat-exchange apparatus having stationary tubular conduit assemblies for both heat-exchange media, the media being in contact with different sides of a conduit wall the conduits being arranged in parallel spaced relation with conduit assemblies having a particular shape, e.g. square or annular; with assemblies of conduits having different geometrical features; with multiple groups of conduits connected in series or parallel and arranged inside common casing
    • F28D7/1669—Heat-exchange apparatus having stationary tubular conduit assemblies for both heat-exchange media, the media being in contact with different sides of a conduit wall the conduits being arranged in parallel spaced relation with conduit assemblies having a particular shape, e.g. square or annular; with assemblies of conduits having different geometrical features; with multiple groups of conduits connected in series or parallel and arranged inside common casing the conduit assemblies having an annular shape; the conduits being assembled around a central distribution tube
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01J—CHEMICAL OR PHYSICAL PROCESSES, e.g. CATALYSIS OR COLLOID CHEMISTRY; THEIR RELEVANT APPARATUS
    • B01J2208/00—Processes carried out in the presence of solid particles; Reactors therefor
    • B01J2208/00008—Controlling the process
    • B01J2208/00017—Controlling the temperature
    • B01J2208/00026—Controlling or regulating the heat exchange system
    • B01J2208/00035—Controlling or regulating the heat exchange system involving measured parameters
    • B01J2208/00044—Temperature measurement
    • B01J2208/00061—Temperature measurement of the reactants
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01J—CHEMICAL OR PHYSICAL PROCESSES, e.g. CATALYSIS OR COLLOID CHEMISTRY; THEIR RELEVANT APPARATUS
    • B01J2208/00—Processes carried out in the presence of solid particles; Reactors therefor
    • B01J2208/00008—Controlling the process
    • B01J2208/00017—Controlling the temperature
    • B01J2208/00106—Controlling the temperature by indirect heat exchange
    • B01J2208/00168—Controlling the temperature by indirect heat exchange with heat exchange elements outside the bed of solid particles
    • B01J2208/00176—Controlling the temperature by indirect heat exchange with heat exchange elements outside the bed of solid particles outside the reactor
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01J—CHEMICAL OR PHYSICAL PROCESSES, e.g. CATALYSIS OR COLLOID CHEMISTRY; THEIR RELEVANT APPARATUS
    • B01J2208/00—Processes carried out in the presence of solid particles; Reactors therefor
    • B01J2208/00008—Controlling the process
    • B01J2208/00017—Controlling the temperature
    • B01J2208/00106—Controlling the temperature by indirect heat exchange
    • B01J2208/00168—Controlling the temperature by indirect heat exchange with heat exchange elements outside the bed of solid particles
    • B01J2208/00185—Fingers
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01J—CHEMICAL OR PHYSICAL PROCESSES, e.g. CATALYSIS OR COLLOID CHEMISTRY; THEIR RELEVANT APPARATUS
    • B01J2208/00—Processes carried out in the presence of solid particles; Reactors therefor
    • B01J2208/00008—Controlling the process
    • B01J2208/00017—Controlling the temperature
    • B01J2208/00106—Controlling the temperature by indirect heat exchange
    • B01J2208/00168—Controlling the temperature by indirect heat exchange with heat exchange elements outside the bed of solid particles
    • B01J2208/00194—Tubes
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01J—CHEMICAL OR PHYSICAL PROCESSES, e.g. CATALYSIS OR COLLOID CHEMISTRY; THEIR RELEVANT APPARATUS
    • B01J2208/00—Processes carried out in the presence of solid particles; Reactors therefor
    • B01J2208/00008—Controlling the process
    • B01J2208/00017—Controlling the temperature
    • B01J2208/00106—Controlling the temperature by indirect heat exchange
    • B01J2208/00168—Controlling the temperature by indirect heat exchange with heat exchange elements outside the bed of solid particles
    • B01J2208/00212—Plates; Jackets; Cylinders
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01J—CHEMICAL OR PHYSICAL PROCESSES, e.g. CATALYSIS OR COLLOID CHEMISTRY; THEIR RELEVANT APPARATUS
    • B01J2208/00—Processes carried out in the presence of solid particles; Reactors therefor
    • B01J2208/00008—Controlling the process
    • B01J2208/00017—Controlling the temperature
    • B01J2208/00106—Controlling the temperature by indirect heat exchange
    • B01J2208/00168—Controlling the temperature by indirect heat exchange with heat exchange elements outside the bed of solid particles
    • B01J2208/00212—Plates; Jackets; Cylinders
    • B01J2208/00221—Plates; Jackets; Cylinders comprising baffles for guiding the flow of the heat exchange medium
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01J—CHEMICAL OR PHYSICAL PROCESSES, e.g. CATALYSIS OR COLLOID CHEMISTRY; THEIR RELEVANT APPARATUS
    • B01J2208/00—Processes carried out in the presence of solid particles; Reactors therefor
    • B01J2208/00008—Controlling the process
    • B01J2208/00017—Controlling the temperature
    • B01J2208/00389—Controlling the temperature using electric heating or cooling elements
    • B01J2208/00398—Controlling the temperature using electric heating or cooling elements inside the reactor bed
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01J—CHEMICAL OR PHYSICAL PROCESSES, e.g. CATALYSIS OR COLLOID CHEMISTRY; THEIR RELEVANT APPARATUS
    • B01J2208/00—Processes carried out in the presence of solid particles; Reactors therefor
    • B01J2208/00008—Controlling the process
    • B01J2208/00017—Controlling the temperature
    • B01J2208/00389—Controlling the temperature using electric heating or cooling elements
    • B01J2208/00407—Controlling the temperature using electric heating or cooling elements outside the reactor bed
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01J—CHEMICAL OR PHYSICAL PROCESSES, e.g. CATALYSIS OR COLLOID CHEMISTRY; THEIR RELEVANT APPARATUS
    • B01J2208/00—Processes carried out in the presence of solid particles; Reactors therefor
    • B01J2208/00008—Controlling the process
    • B01J2208/00017—Controlling the temperature
    • B01J2208/0053—Controlling multiple zones along the direction of flow, e.g. pre-heating and after-cooling
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01J—CHEMICAL OR PHYSICAL PROCESSES, e.g. CATALYSIS OR COLLOID CHEMISTRY; THEIR RELEVANT APPARATUS
    • B01J2208/00—Processes carried out in the presence of solid particles; Reactors therefor
    • B01J2208/00796—Details of the reactor or of the particulate material
    • B01J2208/00805—Details of the particulate material
    • B01J2208/00814—Details of the particulate material the particulate material being provides in prefilled containers
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F28—HEAT EXCHANGE IN GENERAL
    • F28F—DETAILS OF HEAT-EXCHANGE AND HEAT-TRANSFER APPARATUS, OF GENERAL APPLICATION
    • F28F9/00—Casings; Header boxes; Auxiliary supports for elements; Auxiliary members within casings
    • F28F9/22—Arrangements for directing heat-exchange media into successive compartments, e.g. arrangements of guide plates
    • F28F2009/222—Particular guide plates, baffles or deflectors, e.g. having particular orientation relative to an elongated casing or conduit
    • F28F2009/226—Transversal partitions

Landscapes

  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Chemical Kinetics & Catalysis (AREA)
  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Organic Chemistry (AREA)
  • Physics & Mathematics (AREA)
  • Environmental & Geological Engineering (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
  • General Engineering & Computer Science (AREA)
  • Thermal Sciences (AREA)
  • Fluid Mechanics (AREA)
  • Geometry (AREA)
  • Health & Medical Sciences (AREA)
  • Biomedical Technology (AREA)
  • Analytical Chemistry (AREA)
  • General Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Oil, Petroleum & Natural Gas (AREA)
  • Devices And Processes Conducted In The Presence Of Fluids And Solid Particles (AREA)
  • Physical Or Chemical Processes And Apparatus (AREA)

Description

590792 (1) 玖、發明說明 【發明所屬之技術領域】 本發明是關於反應裝置及該反應裝置所使用的反應方 法。更詳細來說，是關於使用固體觸媒或固體反應劑而在 高溫進行反應的熱交換一體型反應裝置及使用該裝置的反 應方法。 【先前技術】 作爲讓熱交換器及觸媒反應器一體化的以往的裝置， 例如習知的 (1 )日本特開昭6 4 — 5 1 1 2 6號公報所記載的高 溫觸媒裝置， (2 )日本特開昭5 4 — 1 2 6 6 7 1號公報所記載的 在蜂窩狀構造體覆蓋觸媒的觸媒氧化裝置等。 上述（1 )的高溫觸媒裝置，雖然可將裝置本身作得較 小型化，而由於處理前後的氣體的流路是不同的流路，所 以需要複數的氣體的配管，並且需要裝置周圍的空間。通 過反應器所充塡的觸媒層的處理氣體在通過熱交換器之前 ’會接觸到反應器與熱交換器的連接部分，所以連接部份 的溫度可能會變得很高，則作爲用來密封連接部份與熱交 換器的密封墊等的材質就必須選定有高溫耐熱性的材料。 上述（1 )的高溫觸媒裝置，還有會產生凸緣部的燒烙情形 的問題。 上述（2 )的使觸媒覆蓋在蜂窩狀構造體的觸媒氧化裝 -6 - (2) (2)590792 置，是藉由把觸媒覆蓋在熱交換部分來改善其熱效率，在 進行觸媒交換時必須分解裝置全體，在成本及維修上會有 問題。 而在電源使用電爐等的加熱器的情況，會產生反應劑 或觸媒充塡層在處理氣體流通方向有溫度分布這樣的現象 。這種現象，即使設置預熱器也很難有效地改善溫度分布 的現象，經常會無法有效地使用充塡於反應器的觸媒或反 應劑。 【發明內容】 【發明欲解決的課題】 本發明在這種技術背景之下，其課題就是要提供一種 小型的熱交換器一體型的反應裝置及使用該反應裝置的反 應方法，要能夠在氣體流通方向均勻地保持反應容器的溫 度分布，而可提升熱能的回收效率，並且能夠防止裝置內 的凸緣部的過熱，在凸緣部可以使用由通常的低溫用材質 所構成的密封材料。 【用以解決課題的手段】 本發明者，爲了解決上述課題而詳加檢討的結果，是 藉由使用反應裝置，該反應裝置，在外筒內具備有反應容 器，反應容器具備有：熱交換器、與連接在該熱交換器的 上部的加熱器，上述熱交換器的另一端（下部）與外筒的下 部是藉由凸緣部所固定住，在上述熱交換器的下部則連接 (3) (3) 590792 著被處理氣體的導入及處理氣體的排出的雙重管，藉由使 用這種反應裝置，則可以解決上述課題。 也就是說，本發明是關於以下的反應裝置及反應方法 〇 1 ·在外筒內具備有：熱交換器、與具有加熱器的反 應容器，熱交換器的上部是與反應容器連接，上述熱交換 器與將其包圍的外筒則是在下端部藉由凸緣部相互固定， 在上述熱交換器的下端面連接有被處理氣體的導入及排出 用的雙重管，上述被處理氣體在從上述雙重管的內管及外 管的其中一方導入然後從另一方排出的期間，會通過熱交 換器、反應容器、及熱交換器。 2 .如上述1的反應裝置，其中熱交換器是管殼式熱 交換器。 3 ·如上述1的反應裝置，在外筒的頂部有環首螺栓 安裝部，可藉由環首螺栓來卸下外筒。 4 ·如上述1的反應裝置，反應容器在內部具備有葉 片。 5 .如上述1的反應裝置，在雙重管的內管內部及/ 或內管與外管之間具備有葉片。 6·如上述1的反應裝置，上述被處理氣體是從上述 雙重管的內管導入而從外管排出。 7 ·如上述6的反應裝置，雙重管的外管具備有放熱 板。 8 ·如上述1的反應裝置，是將上述1的反應裝置橫 -8- (4) (4)590792 向配置，是讓具備有加熱器的反應容器與熱交換器互相配 設向水平方向。 9 . 一種反應方法，是使被處理氣體以：雙重管的內 管及外管的其中一方、熱交換器、具備有加熱器的反應容 器、熱交換器、另一個雙重管的順序來流通，在被處理氣 體被導入反應容器之前會藉由上述加熱器將其加熱，然後 來調整上述反應容器內部的氣體流通方向的溫度差。 1 0 .如上述9的反應方法，上述被處理氣體是從上 述雙重管的內管被導入，然後從外管排出。 1 1 .如上述9或1 0的反應方法，是將上述溫度差 調整在5 0 °C以內。 【實施方式】 以下詳細地說明本發明的反應裝置及反應方法。 本發明的反應裝置，在外筒（6)內是具備有：熱交換 器（5)、及具備有力D熱器（2)的反應容器（1)，熱交換器（ 5 )的其中一端部（通常是上部）是與反應容器（1 )連接，熱 交換器（5 )的另一端部（通常是下部）及外筒（6 )的其中一 端部（通常是下部）會藉由凸緣部（4 )所固定，在熱交換器（ 5 )的下端部是連接有被處理氣體的導入及處理氣體的排 出用的雙重管（7 )。 本發明的反應裝置，例如在半導體元件或液晶顯示元 件等的製程等，爲了分解處理乾蝕刻及淸洗排出氣體，而 能夠用於使用固體反應劑或固體觸媒的反應。而機殻用淸 -9- (5) (5)590792 洗氣體管線、或爲了要分解去除從手術室所排出的剩餘麻 醉氣體中所含有的一氧化二氮而使用固體觸媒的反應。 第1圖（A)是顯示本發明的熱交換器一體型反應裝置 的其中一例的槪要的縱剖面圖，（B )是相同的橫剖面圖。 第1圖的裝置’是把反應容器（1 )連接在熱交換器（5)的 上部’雖然是描繪成藉由凸緣部（4)來固定熱交換器（5) 的下部及外筒（6 )的下部的縱型的反應裝置，而該裝置也 可以使用爲橫向，本發明也包含橫向使用的方式。 弟1圖的反應裝置，在外筒（6)內，是具備有：由側 面與加熱器（2 )相接的壁面與用來載置觸媒的穿孔金屬板 (3 )所構成的反應容器（1 )、以及連接於反應容器下部的 管殼式熱交換器（5)。 外筒（6 )的下端部與上述熱交換器的下端部是藉由凸 緣部（4 )而互相固定。 管殼式熱交換器（5)，是將多數的小口徑直管（管體）（ 1 2 )的兩端插入固定到兩片圓板的構造收容在一個殻體 內，是能在很小的容積內容納寬闊的傳熱面的熱交換器， 在其下端的圓板面是連接著雙重管（7)，雙重管（7)是由 :把處理前氣體導入至熱交換器的內管（7 a)、及讓經過 反應處理的氣體通過上述管體（1 2)之後排出熱交換器外 的外管（7 b )所構成。 外筒（6 )，是讓頂部與側壁部成形爲一體，或作成讓 頂部與側壁部接合的一體構造，在頂部有環首螺栓安裝部 (9 )，藉由所安裝的環首螺栓，外筒（6 )則可從所覆蓋的 -10- (6) (6)590792 熱父換器（5)及反應谷器（1)卸下，而可將固體反應劑或 觸媒等順暢地進行交換。 在本發明的反應裝置’作爲熱交換器，處理前後的氣 體是對流流動’期間進行熱交換的方式是通常的方式即可 ，而使用所謂的管殼式的熱交換器更好。 在第1圖所示的反應裝置，被處理氣體，是導入到由 內管與外管所形成的雙重管（7 )的內管與外管的其中一方 ，通過圓筒狀的管殼式熱交換器（5)而被導入到反應容器 ’而通過管殼而從雙重管的另一方排出，而將被處理氣體 導入至雙重管（7)的內管（7 a)，而從外管（7 b)排出的 方式較佳。 接著，從圓筒狀的熱交換器（5 )的中心部進入的被處 理氣體，會被導引至殻體內的擋板（1 〇 )且將以擋板所分 隔的流路朝向圓筒的外側流動，再朝向中心部流動，將該 流動在熱交換器（5 )的內部反覆進行（參照第1圖中的箭 頭），一邊鋸齒狀地向左右流動一邊在熱交換器5內漸漸 上升，流向反應容器（1 )。此時，以反應容器（1 )的加熱 器（2 )所經過加熱處理的溫度很高的處理氣體會接觸到處 理前的氣體（被處理氣體）所流動的小口徑直管（管體）（1 2 )的內壁面，所以處理前的氣體（被處理氣體）在鋸齒狀地 進入到達反應容器（1 )之前會依序在處理前後的氣體之間 進行熱交換。 在殼體內的擋板（1 0 )被分隔而鋸齒狀地向左右流動 且經過熱交換的處理前的氣體（被處理氣體），在從位於熱 -11 - (7) (7)590792 交換器（5)的垂直方向上部的反應容器（l )與熱交換器（5 )之間的流通口（ 8 )朝向反應容器（1 )，流動於外筒（6 )與 反應容器（1 )的壁面所存在的加熱器（2 )之間（反應容器（ 1 )的外側空間）時會再被加熱，從反應容器上部的穿孔金 屬板（3)進入到反應容器（1)，藉由預先塡充在反應容器（ 1 )的固體觸媒或反應劑（1 1 )而被反應處理。接著，從 反應容器（1)所放出的氣體，雖然會於熱交換器（5)的管 體（1 2)向垂直方向下部流動，而在途中如前述，在與處 理前氣體之間熱交換的氣體溫度降低之後，會進入到雙重 管（7 )的外管（7 b )側，又與流動於內管（7 a )側的處理 前的氣體（被處理氣體）之間進行熱交換而排出到系統外。 藉由本發明的反應裝置，藉由上述處理氣體的流動則 可以有效率地進行處理前後氣體之間的熱交換，例如，與 傳統的反應器相比，能顯著地改善相對於反應容器（1 )所 充塡的觸媒層的處理氣體流通方向的溫度分布，能將觸媒 層的溫度差保持在5 0 t以下。 爲了將充塡於反應容器（1 )的反應劑或觸媒的流路方 向的溫度分布的溫度差保持得很均勻（5 0 °C以下），而需 要有效率的熱交換，藉由使用本發明的反應裝置， (i )在將被處理氣體導入至熱交換器（5)及反應容器（ 1 )之前能在雙重管（7)預先進行熱交換， (i i )由於熱交換器（5)與反應容器（1) 一體化，所 以能夠順暢且更有效率地進行反應容器（1 )的反應（處理） 的前後氣體之間的熱交換。 -12- (8) (8)590792 (i i i)由於反應容器（1)具有加熱器（2)，在導入 反應容器（1 )之前被處理氣體會直接接觸到加熱器（2)， 所以會在接近設定溫度的狀態下導入至反應容器（1 )，藉 由這些理由，而能夠實現更有效率的熱交換。 反應容器（1 )在內部是具備有用來增加導熱面積的葉 片（1 3 )較佳。從反應容器向中心部設置葉片（1 3 )，會 有讓所充塡的反應劑或觸媒的溫度均等的效果。反應容器 的直徑是較1 0 cm越大的越有效。 藉由內管（7 a )與外管（7 b )所形成的雙重管（7 )不 僅提昇了熱效率，且能夠省去用來進行預熱的預熱器等， 是讓反應器周圍節省空間的重要的因素。 藉由在內管與外管之間設置葉片則可以更提昇熱交換 的效率。 在處理後的氣體所流動的雙重管的外管（7 b )，安裝 散熱板，則可以提昇熱放出的效率’且使排出到系統外的 排出氣體的溫度更加下降。 藉由本發明的反應裝置，藉由讓反應容器的溫度分布 均等化，則可以將充塡於反應容器的觸媒或反應劑在較寬 的範圍調整到目標溫度’所以可以提昇觸媒或反應劑的有 效利用率，能夠提昇反應率且讓成本降低。 在具有加熱器（2 )的反應容器（1 )的下部連接著熱交 換器（5)的一體型容器的垂直方向下部’藉由設置具備有 凸緣部（4 )的外筒（6 )’則可以隔開反應容器（1 )與凸緣 部（4 )，而可抑制凸緣部（4 )的發熱’例如’即使在反應 -13- (9) (9)590792 溫度4 5 0 °C的高溫下使用，也可讓凸緣部（4 )的溫度在 1 0 0 °c以下。 在以往的裝置雖然在接近反應部的凸緣部會產生燒烙 現象，而藉由使用本發明的熱交換一體型反應裝置，則可 防止以往的凸緣部的燒烙現象的問題。於是，不用使用碳 或金屬密封墊等的特殊的密封材料，可以使用通常用在 1 0 0 °C前後的溫度的低溫用的氟（化）橡膠（Dupont Dow elastomers公司製）的〇形環等的密封材料。 在本發明裝置，在外筒（6 )的下部有凸緣部（4 )是本 發明裝置的優點，除了可以選定低溫用的密封材料之外， 可以順暢地進行安裝於外筒的隔熱材料的裝卸操作，且容 易進行維修。並且，在與頂部一體化的外筒（6 )的頂部有 環首螺栓安裝部（9)，在該環首螺栓安裝部（9)安裝環首 螺栓，藉由從與熱交換器（5)—體化的反應容器（1)卸下 外筒（6 )，則可順暢地進行反應劑或觸媒的交換。 具有加熱器的反應容器（1 )的使用溫度，可以設定爲 50〜700°C的範圍，最好是100°C〜500 °C，而 2 5 0°C〜4 5 0°C最好，可以藉由反應的種類來適當選 擇。 充塡於反應容器（1 )的觸媒或反應劑（充塡劑），可以 藉由反應的種類來自由選擇’沒有特別限定。而充塡劑的 充塡量、反應容器及熱交換器的長度或直徑沒有特別限定 ，可藉由反應條件來自由選擇。而爲了要讓反應容器（1) 內的充塡劑的中心部的溫度均等化’藉由設置從反應容器 -14- (10) (10) 590792 (1 )的具有加熱器的部分向中心方向傳熱的葉片則能夠讓 溫度分布均等化。這種情況的葉片的片數或長度沒有特別 限制，可藉由反應條件來自由選擇。 本發明的反應方法，是以：雙重管的內管（7 a )及外 管（7 b)的其中一方、熱交換器（5)、具備有加熱器（2) 的反應容器（1 )、熱交換器（5 )、雙重管的另一方的順序 ，來使被處理氣體流通，被處理氣體在被導入至反應容器 之前會藉由上述加熱器（2)加熱，來調整上述反應容器內 部的氣體流通方向的溫度差。 藉由使用本發明的反應方法，能夠使相對於反應容器 的充塡層的氣體流通方向的溫度分布的溫度差一致到5 0 t：以下，能夠使用於需要將反應溫度均等地控制的各種分 解反應及合成反應。 第3圖，是針對反應容器內的溫度分布，來顯示加熱 器溫度設定一定的氣體量變更時的溫度分布的測定結果。 作爲反應裝置則使用第1圖所示的裝置。本裝置，從凸緣 部（4 )到反應容器（1 )的下部穿孔金屬板（3 a )的距離約 1 9 0mm在其上部是充塡有氧化鋁載體。而反應裝置， 在容器內具有複數片熱交換器一體型的4 0 L用（外直徑 3 〇 〇 m m )的葉片（1 3 )，在充塡好作爲固體反應劑的 氧化鋁與碳酸鈣的混合物（1 1 )之後，將加熱器的溫度設 定定爲6 00 °C，使氮氣流量變化爲40、80、100 L / m i η，測定將外筒的下部凸緣當作〇 m m時的反應 容器內的垂直方向的溫度分布。溫度（內部溫度），是測定 -15- (11) (11)590792 在反應容器水平方向的中心部的溫度。如第3圖所示，在 各流量的反應容器內的垂直方向的溫度分布是均等的。 第4圖，針對反應容器內的溫度分布，來顯示氣體量 一定時的加熱器溫度設定變更時的溫度分布的測定結果。 反應裝置，是與第3圖同樣的使用第1圖所示的本發明的 反應裝置，從凸緣部到反應容器的距離大約1 9 0 m m， 反應劑充塡於其上部。而溫度（內部溫度），則針對反應容 器水平方向的中心部來加以測定。在充塡好反應劑之後， 將氮氣的流量定爲8 0 L / m i η，使加熱器的溫度設定 變化爲4 5 0 °C及6 0 0 °C，測定當將外筒的下部凸緣部 當作0 mm時的反應容器內的垂直方向的溫度分布。如第 4圖所示，反應容器內的垂直方向的.溫度分布是均等的。 另一方面，爲了加以比較，使用第2圖所示的傳統的 外部加熱式的4 0 L用的反應裝置來測定反應容器的溫度 分布。所使用的反應裝置，是大槪由：在下部具有用來載 置反應劑的下部穿孔金屬板（3 )的反應容器（1 )、用來加 熱該容器（1 )的加熱器（2 )、與凸緣部（4 )所構成。 第5圖是用來顯示測定反應容器內的溫度分布的結果 ，在充塡好反應劑之後’將加熱器的溫度設疋疋爲6 0 0 °C，來使以預熱器將流通氣體加熱到5 0 0 °C且氮氣流量 爲8 0 L /m i η使其流通，且反應器的下部穿孔金屬板 (3 )當作0 m m。溫度，是針對反應容器水平方向的中心 部來加以測定。反應容器內的溫度分布是一般的溫度分布 ，距離穿孔金屬板（3 )約2 0 0 m m附近的位置是最大値 -16- (12) (12)590792 ，入口及出口溫度則較低。 【發明效果】 本發明要提供一種裝置，是使管殼式熱交換器、具有 加熱器的反應容器一體化，且將導入至反應裝置的處理氣 體用的配管作成由內筒與外筒所構成的雙重構造，讓處理 前的氣體與處理後的氣體對流流動。 藉由本發明的反應裝置，會讓熱交換的效率上升，並 且由於反應容器具備有加熱器，所以可以使反應容器內的 氣體流通方向的溫度分布均等化，能夠以較廣的範圍來將 充塡於反應容器的觸媒或反應劑保持在目標溫度，而能夠 有效地利用於需要溫度控制的觸媒反應等。具有熱交換器 與加熱器的反應容器的一體化，導入到反應裝置的氣體用 的配管，是成爲藉由讓處理前的氣體與處理後的氣體對流 流動的內筒與外筒所形成的雙重管構造，所以可以讓反應 裝置小型化，且可節省反應裝置周圍的空間。 【圖式簡單說明】 第1圖（A)是本發明的熱交換器一體型反應裝置的一 個例子的略縱剖面圖，（B )是略橫剖面圖。 第2圖是顯示以往的外部加熱式的反應裝置的一個例 子的槪略圖。 第3圖是本發明的熱交換器一體型反應裝置例的氣體 流量變更時的反應容器的溫度分布圖。 -17- (13)590792 第4圖是本發明的熱交換器一體型反應裝置例的溫度 設定變更時的反應容器的溫度分布圖。 第5圖是傳統的外部加熱式的反應裝置的反應劑或觸 媒的溫度分布圖的一個例子的顯示圖。 【圖號說明】 1 :反應容器
2 :加熱器 3 :穿孔金屬板 4 :凸緣部 5 :熱交換器 6 :外筒 7 :雙重管 8 :流通口
9:環首螺栓安裝部 1 0 :擋板 1 1 :固體觸媒或反應劑 1 2 :管體 1 3 :葉片 -18-

Claims (1)

  1. (1) (1) 590792 拾、申請專利範圍 1· 一種反應裝置，其特徵爲： 在外筒（6)內具備有：熱交換器（5)、與具有加熱器（ 2 )的反應容器（1 )，熱交換器（5 )的上部是與反應容器（ 1)連接’上述熱交換器（5)與將其包圍的外筒（6)則是在 下端部藉由凸緣部（4)相互固定，在上述熱交換器（5)的 下端面連接有被處理氣體的導入及處理氣體排出用的雙重 管（7)，上述被處理氣體在從上述雙重管的內管及外管的 其中一方導入然後從另一方排出的期間，會通過熱交換器 (5)、反應容器（1)、及熱交換器（5)。 2·如申請專利範圍第1項的反應裝置，其中熱交換 器是管殻式熱交換器。 3 ·如申請專利範圍第1項的反應裝置，其中在外筒（ 6)的頂部有環首螺栓安裝部（9)，可藉由環首螺栓來卸 下外筒（6 )。 4. 如申請專利範圍第1項的反應裝置，其中反應容 器在內部具備有葉片（1 3)。 5. 如申請專利範圍第1項的反應裝置，其中在雙重 管的內管內部及/或內管與外管之間具備有葉片（1 3)。 6. 如申請專利範圍第1項的反應裝置，其中上述被 處理氣體是從上述雙重管的內管導入而從外管排出。 7 ·如申請專利範圍第6項的反應裝置’其中雙重管 的外管具備有放熱板。 8.如申請專利範圍第1項的反應裝置，其中是將該 -19- (2) (2)590792 反應裝置橫向配置，是讓具備有加熱器（2)的反應容器（ 1 )與熱交換器（5 )互相配設向水平方向。 9· 一種反應方法，其特徵爲： 是以：雙重管的內管（7 a)及外管（7 b)的其中一方 、熱交換器（5)、具備有加熱器（2)的反應容器（1)、熱 交換器（5 )、另一個雙重管的順序，來使被處理氣體流通 ，在被處理氣體被導入反應容器之前，會藉由上述加熱器 (2 )將其加熱，然後來調整上述反應容器內部的氣體流通 方向的溫度差。 I 〇 ·如申請專利範圍第9項的反應方法’其中上述被 處理氣體是從上述雙重管的內管被導入，然後從外管排出 0 II ·如申請專利範圍第9或1 0項的反應方法，其中 是將上述溫度差調整在5 0 °C以內。 -20-
TW092106520A 2002-03-26 2003-03-24 Reaction device with a heat-exchanger TW590792B (en)

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP2002085149 2002-03-26

Publications (2)

Publication Number Publication Date
TW200306882A TW200306882A (en) 2003-12-01
TW590792B true TW590792B (en) 2004-06-11

Family

ID=33432009

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
TW092106520A TW590792B (en) 2002-03-26 2003-03-24 Reaction device with a heat-exchanger

Country Status (12)

Country Link
US (1) US20050129593A1 (zh)
EP (1) EP1492617B1 (zh)
KR (1) KR100934716B1 (zh)
CN (1) CN1642630B (zh)
AT (1) ATE467454T1 (zh)
AU (1) AU2003230236B2 (zh)
CA (1) CA2480346C (zh)
DE (1) DE60332529D1 (zh)
DK (1) DK1492617T3 (zh)
HK (1) HK1072571A1 (zh)
TW (1) TW590792B (zh)
WO (1) WO2003080230A1 (zh)

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
TWI576560B (zh) * 2011-02-03 2017-04-01 Ｍｅｍｃ電子材料公司 殼體及管體熱交換器及使用此熱交換器之方法

Families Citing this family (10)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CA2415536A1 (en) 2002-12-31 2004-06-30 Long Manufacturing Ltd. Reformer for converting fuel to hydrogen
EP1618065A2 (en) * 2003-04-15 2006-01-25 Nuvera Fuel Cells, Inc. Modular fuel reformer with removable carrier
AU2005310737B2 (en) * 2004-11-30 2009-04-23 Showa Denko K.K. Treatment method and treatment apparatus for gas containing nitrous oxide
WO2010101073A1 (ja) * 2009-03-04 2010-09-10 昭和電工株式会社 反応装置および反応方法
JP5910991B2 (ja) * 2012-03-30 2016-04-27 Toto株式会社 燃料電池ユニット
FR3018526B1 (fr) * 2014-03-14 2021-06-11 Herakles Installation de densification cvi comprenant une zone de prechauffage a forte capacite
US9568229B2 (en) * 2014-07-14 2017-02-14 Hani Toma Evaporator with heat exchange
KR102096435B1 (ko) 2015-07-08 2020-06-03 한화에어로스페이스 주식회사 충돌형 온도균일화 장치
CN108771962A (zh) * 2017-10-30 2018-11-09 中国航天员科研训练中心 载人空间飞行器用ch4催化氧化装置
KR20190093477A (ko) * 2018-02-01 2019-08-09 주식회사 하이낸드 열 교환 장치

Family Cites Families (20)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
BE499694A (zh) *
DE820894C (de) * 1947-08-02 1951-11-15 Manufactures De Prod Chim Du N Geraet zur Durchfuehrung katalytischer Gas- bzw. Dampfreaktionen
GB797574A (en) * 1955-07-25 1958-07-02 Oxy Catalyst Inc Improvements in or relating to method and apparatus for heating fluids
US3041151A (en) * 1959-03-09 1962-06-26 Chemical Construction Corp Apparatus for exothermic catalytic reactions
US3212862A (en) * 1963-02-19 1965-10-19 Chemical Construction Corp Apparatus for exothermic catalytic reactions
US3278633A (en) * 1963-05-15 1966-10-11 Exxon Research Engineering Co Process for the production of n-alpha-olefins by the am (alkyl metal) technique
US3366461A (en) * 1964-05-11 1968-01-30 Chemical Construction Corp Apparatus for exothermic catalytic reactions
NL6412227A (zh) * 1964-10-21 1966-04-22
JPS4828189B1 (zh) * 1970-12-26 1973-08-30
US3732517A (en) * 1971-11-15 1973-05-08 Westinghouse Electric Corp Protective fuse
GB1574723A (en) * 1976-03-10 1980-09-10 Haldor Topsoe As Apparatus for the synthesis of ammonia
DE2630901A1 (de) * 1976-07-09 1978-01-12 Hoechst Ag Vorrichtung zur beseitigung von ozon aus gasgemischen
US4420462A (en) * 1982-03-22 1983-12-13 Clyde Robert A Catalytic heat exchanger
US4692306A (en) * 1986-03-24 1987-09-08 Kinetics Technology International Corporation Catalytic reaction apparatus
US5242563A (en) * 1992-03-12 1993-09-07 The United States Of America As Represented By The Secretary Of The Navy Molten salt reactor for potentiostatic electroplating
DE4439807A1 (de) * 1994-11-08 1996-05-09 Basf Ag Reaktor zur Durchführung heterogenkatalysierter Gasphasenreaktionen
US5685538A (en) * 1996-05-23 1997-11-11 Xerox Corporation Sheet registration around turn
US6221117B1 (en) * 1996-10-30 2001-04-24 Idatech, Llc Hydrogen producing fuel processing system
US6146606A (en) * 1999-02-09 2000-11-14 Showa Denko Kabushiki Kaisha Reactive agent and process for decomposing nitrogen fluoride
CN1320478A (zh) * 2000-04-24 2001-11-07 杭州林达化工技术工程有限公司 一种低温差放热气－固相催化反应器

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
TWI576560B (zh) * 2011-02-03 2017-04-01 Ｍｅｍｃ電子材料公司 殼體及管體熱交換器及使用此熱交換器之方法

Also Published As

Publication number Publication date
AU2003230236B2 (en) 2008-09-04
AU2003230236A1 (en) 2003-10-08
HK1072571A1 (en) 2005-09-02
CA2480346A1 (en) 2003-10-02
KR100934716B1 (ko) 2009-12-30
EP1492617A1 (en) 2005-01-05
ATE467454T1 (de) 2010-05-15
KR20040104553A (ko) 2004-12-10
DK1492617T3 (da) 2010-08-30
CA2480346C (en) 2010-08-24
WO2003080230A1 (en) 2003-10-02
CN1642630A (zh) 2005-07-20
TW200306882A (en) 2003-12-01
DE60332529D1 (de) 2010-06-24
US20050129593A1 (en) 2005-06-16
CN1642630B (zh) 2010-06-02
EP1492617B1 (en) 2010-05-12

Similar Documents

Publication Publication Date Title
TW590792B (en) Reaction device with a heat-exchanger
SU1075947A3 (ru) Установка дл проведени эндотермических реакций
JP4477432B2 (ja) 改質器
KR20220052909A (ko) 튜브형 반응기에 촉매 튜브 조립체를 로딩하는 방법 및 튜브형 반응기를 위한 촉매 튜브 조립체
RU2568476C2 (ru) Теплообменный реактор с байонетными трубами и с дымовыми трубами, подвешенными к верхнему своду реактора
JPS60260526A (ja) メタン化反応器
JP2009034682A (ja) 熱交換器の管束を内蔵した触媒燃焼反応器及び触媒構造体
EA010329B1 (ru) Установка риформинга топливного элемента
US8430556B2 (en) Internal heat exchanger/mixer for process heaters
JP3939347B2 (ja) 燃料電池式発電プラント用炉
JP4480949B2 (ja) 反応装置及び反応方法
US1927286A (en) Catalytic apparatus
JP4020187B2 (ja) 燃料改質装置
JP3432298B2 (ja) 燃料改質装置
JP2817236B2 (ja) メタノール改質反応装置
JP2601707B2 (ja) 触媒反応装置
JPH0794321B2 (ja) 排熱を利用するメタノール改質方法及び排熱回収型メタノール改質装置
JPH0891803A (ja) エンジン用メタノ−ルの改質装置
JP3377646B2 (ja) 固体電解質型燃料電池モジュール
CN217120228U (zh) 一种新型吡虫啉生产的气体加热保温装置
JP4247952B2 (ja) 熱交換機能を組合せた気体用触媒反応器及びそれを用いた触媒反応装置
JPH0512718Y2 (zh)
JPH06196192A (ja) 固体電解質型燃料電池
JPH0329723B2 (zh)
JPH04193340A (ja) 触媒反応装置

Legal Events

Date Code Title Description
MM4A Annulment or lapse of patent due to non-payment of fees